高中化学(情景导入+课前导读+知识解惑+课堂演练)第三章-第1节-水溶液课件-鲁科版选修4

第1节水溶液物质(wùzhì)在水溶液中的行为第一页，共47页。第二页，共47页。电解质在水溶液中的存在形态的问题，从19世纪初就为科学界所关注。阿伦尼乌斯研究发现电解质分子会自动离解，他认为酸、碱、盐在水溶液中自动地部分离解为带不同电荷的离子，而不需要借助电流的作用产生离子。年仅25岁阿伦尼乌斯用崭新的电离学说思想揭示了电解质水溶液的本质。范特霍夫称赞(chēngzàn)他的学说是“物理化学史上的一次革命”。经过大量的事实验证，电离学说终于用大量的无可辩驳的科学事实，取得了最后胜利。阿伦尼乌斯成为世界上第三个诺贝尔化学奖获得者。问题：电解质不通电的条件下就能够电离。请分析电解质的结构与电离的条件有什么关系。第三页，共47页。第四页，共47页。一、水的电离及水的离子积常数1．水的电离：水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，常简写为H2OH＋＋OH－；实验测得：在室温(25℃)下，1LH2O(设H2O的密度为1g·cm－3，则1LH2O的物质的量为55.6mol)中只有1×10－7molH2O发生电离。故25℃时纯水中[H＋]＝[OH－]＝1.0×10－7mol·L－1。H2O的电离是一个可逆过程，在一定条件下可达到电离平衡，平衡常数为K＝________。2．水的离子积常数：因为水的电离极其微弱，在室温下电离前后n(H2O)几乎不变，因此[H2O]可视为常数，则K·[H2O]＝[H＋]·[OH－]，其中K和[H2O]的积为一个新常数，叫做______________，简称______________，记作Kw。即Kw＝______________，Kw反映(fǎnyìng)了水中[H＋]和[OH－]的关系。[H＋]·[OH－]水的离子(lízǐ)积常数水的离子(lízǐ)积第五页，共47页。3．影响水电离的因素由H2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)；ΔH>0知：(1)促进(cùjìn)水电离的因素有：①________温，②加入活泼金属如Na、K等，③加入能水解的盐：CuSO4、NH4Cl、Na2CO3等(在第二节将学习到)，④电解。(2)抑制水电离的因素有：①________温，②加入________，③加入碱。酸升降第六页，共47页。二、溶液(róngyè)的酸碱度1．溶液(róngyè)酸碱性的判断(1)25℃时，Kw＝1.0×10－14mol2·L－2，据此填下表：化合物c/mol·L－1[H＋]/mol·L－1[OH－]/mol·L－1HCl1.0×10－21.0×10－2H2SO40.5×10－31.0×10－3NaOH1.0×10－31.0×10－11Ba(OH)21.0×10－25.0×10－132×10－21.0×10－121.0×10－111.0×10－3第七页，共47页。从上表总结出的规律：在酸性溶液中也存在OH－，只是(zhǐshì)[H＋]比[OH－]大。在碱性溶液中也存在着H＋，只是(zhǐshì)[OH－]大于[H＋]。室温下水溶液中[H＋]和[OH－]的关系可用图表示。第八页，共47页。(2)溶液酸碱性的判断标准：是由溶液中[H＋]和[OH－]的相对大小(dàxiǎo)决定的，即：[H＋]＝[OH－]的溶液为________性溶液；[H＋]>[OH－]的溶液为________性溶液；[H＋]<[OH－]的溶液为________性溶液。由于在25℃的温度下，Kw＝1×10－14mol2·L－2；所以，在25℃时：中性溶液[H＋]＝[OH－]________1×10－7mol·L－1；酸性溶液[H＋]>[OH－]，[H＋]________1×10－7mol·L－1；碱性溶液[H＋]<[OH－]，[H＋]________1×10－7mol·L－1。中酸碱＝>

<第九页，共47页。注意：溶液的酸、碱性(jiǎnxìnɡ)是由[H＋]和[OH－]的相对大小决定的，而不在于[H＋]或[OH－]的值的大小。溶液中[H＋]越小，[OH－]越大，溶液酸性越弱，碱性(jiǎnxìnɡ)越强；[H＋]越大，[OH－]越小，溶液的酸性越强，碱性(jiǎnxìnɡ)越弱。2．溶液的酸碱性与pH的定义(1)溶液pH的定义：pH＝________；这也是计算(jìsuàn)某溶液pH的公式。(2)溶液的酸碱性、溶液的pH和[H＋]、[OH－]的相对大小关系：第1节表格.doc－lg[H＋]第十页，共47页。3.pH的测定(1)用pH计较精确的测量。(2)用pH试纸粗略测量。(3)用酸碱指示剂加以(jiāyǐ)粗略估计(在第四节将详细介绍)。注意：用pH试纸测量某溶液的pH时得到的是个估量值而非确切值，如说用pH试纸测得某盐酸的pH为3.6是错误的。第十一页，共47页。三、电解质在水溶液中的存在形态1．电解质与非电解质(1)电解质是指在水溶液中或熔融状态下能导电的________。而无论是在水溶液中还是在熔融状态下______导电的________叫非电解质。(2)电解质主要有________、________、________、碱性(jiǎnxìnɡ)氧化物和水。(3)电解质溶液的导电性强弱决定于溶液中自由移动的离子________的大小和离子所带电荷的多少；电解质溶液的导电性不同于金属的导电性。(1)化合物都不能化合物(2)酸碱盐(3)浓度(nóngdù)第十二页，共47页。注意：(1)电解质导电必须是其本身电离出的离子导电，否则(fǒuzé)不属于电解质。如SO3的水溶液能导电，但SO3却是非电解质，因为导电的离子不是SO3电离产生的。(2)电解质不一定导电，导电的物质不一定是电解质；非电解质不导电，但不导电的物质不一定是非电解质。如固态NaCl不导电，NaCl是电解质；Cu能导电，Cu却不是电解质。(3)“溶于水或熔融状态下能否导电”是判断化合物是否是电解质的依据，只要一种情况下能导电即为电解质。对于一些难溶物质BaSO4，由于其溶解度太小，很难测出溶液的导电性，但将其熔融时却能导电，所以BaSO4是电解质。第十三页，共47页。2．强电解质与弱电解质(1)强电解质是指在水溶液中或熔融状态下________电离的电解质，包括(bāokuò)________、________和大多数盐类。书写强电解质的电离方程式时常用________。(2)弱电解质是指在水溶液中或熔融状态下________电离的电解质，________、________和水都是弱电解质，由于弱电解质的水溶液中存在电离平衡，书写弱电解质的电离方程式时常用________。(1)完全强酸(qiánɡsuān)强碱“”(2)部分(或不完全)弱酸弱碱“”第十四页，共47页。(3)强电解质在水溶液中全部以________的形态存在，而弱电解质在水溶液中电离的趋势很小，主要以________形态存在。(4)电解质溶于水后形成的离子和分子并不是单独存在的，而是以“________”或“________”的形态存在。这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用(zuòyòng)称为________。(3)离子分子(4)水合(shuǐhé)离子水合(shuǐhé)分子溶剂化作用第十五页，共47页。注意：(1)强、弱电解质的本质区别在于其在水溶液(róngyè)中或熔融状态下是否完全电离而与其导电性及溶解度的大小无关。即强电解质溶液(róngyè)的导电性不一定比弱电解质溶液(róngyè)强，溶解度不一定比弱电解质的大。(2)离子化合物全部为强电解质，而共价化合物有的是强电解质如HCl、H2SO4，有的则为弱电解质如HF、CH3COOH等。第十六页，共47页。(3)多元弱酸分步电离，必须分步写，不可合并(其中以第一步电离为主)

多元弱碱(ruòjiǎn)的电离在中学阶段要求一步写出。以NaHSO4为代表的强电解质在水溶液中和熔融状态下其电离方程式不一样：第十七页，共47页。第十八页，共47页。水的电离(diànlí)及溶液的酸碱度1．水的电离在水溶液或纯水中均存在：H2OH＋＋OH－，并且Kw＝[H＋]·[OH－]。Kw为水的离子积常数(chángshù)。因水的电离是吸热过程，故升温Kw将增大。如：25℃时Kw＝1×10－14mol2·L－2；100℃时Kw＝5.5×10－13mol2·L－2。Kw反映了溶液中[H＋]和[OH－]的关系，任何水溶液中都同时存在着H＋和OH－，而Kw＝[H＋]·[OH－]中的[H＋]、[OH－]是指总浓度，包括水电离出的H＋和OH－，也包括酸、碱电离出的H＋和OH－。在酸溶液中的H＋主要是由酸电离出来的，在碱溶液中的OH－主要是由碱电离出来的。在计算中如果酸或碱浓度大，水电离出来的H＋或OH－可忽略不计，但不论是酸溶液还是碱溶液，水电离出的H＋和OH－的浓度关系为[H＋]＝[OH－]。第十九页，共47页。水的电离不但受温度的影响(yǐngxiǎng)，也受到溶液酸碱性强弱及在水中溶解的不同电解质的影响(yǐngxiǎng)。如无论强酸、弱酸溶液或强碱、弱碱溶液，由于酸电离出的H＋或碱电离出的OH－均能使H2OH＋＋OH－平衡向左移动，即抑制了水的电离，故水的电离程度将减小。也就是说，向纯水中加入酸或碱，不管其强弱，均能使水中的c(H＋)或c(OH－)增大，致使水的电离平衡向逆反应方向移动，使水的电离程度减小，即酸、碱对水的电离起抑制作用。任何水溶液中的水均要发生电离，且由水电离出的c(H＋)与c(OH－)大小相等，即酸溶液中水电离出的H＋的浓度应以c(OH－)为标准，碱溶液中水电离出的OH－的浓度应以c(H＋)为标准，常温下二者均小于1.0×10－7mol·L－1。第二十页，共47页。2．溶液酸碱性的判断判断溶液是呈酸性、碱性还是中性的根本标准是[H＋]与[OH－]的相对大小。在实际中，判断溶液酸碱性的依据(yījù)有：判据1：在任意温度下的溶液中第二十一页，共47页。第二十二页，共47页。规律：[H＋]越大、[OH－]越小，pH越小，酸性越强；[H＋]越小，[OH－]越大，pH越大，碱性越强。注意：(1)用[H＋]与1.0×10－7mol·L－1，pH与7相比较(bǐjiào)来判断水溶液的酸碱性，是在25℃时适用的，即25℃时，[H＋]＝[OH－]＝10－7mol·L－1，pH＝7，溶液呈中性；而100℃时，[H＋]＝[OH－]＝7.4×10－7mol·L－1，pH＝6.13<7，但溶液仍呈中性。(2)抑制水电离的因素：因水的电离是吸热的，所以降温抑制水的电离；加入酸、碱(强酸的酸式盐)，因增大[H＋]或[OH－]，平衡左移也能抑制水的电离。第二十三页，共47页。下列说法正确的是()A．HCl溶液中无OH－B．NaOH溶液中无H＋C．NaCl溶液中既无OH－也无H＋D．常温下，任何(rènhé)物质的水溶液中都有H＋和OH－，且Kw＝[H＋][OH－]＝10－14解析：纯水和稀溶液中，Kw＝[H＋][OH－]，H＋和OH－都存在(cúnzài)。在25℃时，Kw＝[H＋][OH－]＝10－14。所以A、B、C三项错，D项对。答案：D第二十四页，共47页。下列溶液一定呈中性的是()A．pH＝7的溶液B．[H＋]＝[OH－]的溶液C．由强酸、强碱等物质的量反应得到(dédào)的溶液D．非电解质溶于水得到(dédào)的溶液第二十五页，共47页。解析：溶液呈中性的根本标志是：[H＋]＝[OH－]。当pH＝7时，只说明[H＋]＝10－7mol·L－1，当温度升高时，中性溶液中的[H＋]>10－7mol·L－1，即pH<7，故A错误。等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含的H＋和OH－的物质的量未知，因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性，若n(H＋)>n(OH－)，H＋过量，溶液呈酸性；若n(OH－)>n(H＋)，OH－过量，溶液呈碱性，只有当n(H＋)＝n(OH－)时，H＋与OH－恰好完全反应，溶液才呈中性，故C也错误。非电解质只是它本身不能直接电离产生离子，当它溶于水时可能与水反应生成(shēnɡchénɡ)能电离的物质，使溶液显酸性或碱性，如SO2溶于水生成(shēnɡchénɡ)H2SO3，溶液显酸性；NH3溶于水生成(shēnɡchénɡ)NH3·H2O，溶液显碱性。答案：B第二十六页，共47页。溶液(róngyè)pH的计算(设温度为25℃)1．单一溶液的pH计算强酸溶液(HnA)，设其物质(wùzhì)的量浓度为cmol·L－1，则[H＋]＝ncmol·L－1，pH＝－lg[H＋]＝－lgnc。强碱溶液[B(OH)n]，设其物质(wùzhì)的量浓度为cmol·L－1，则[OH－]＝ncmol·L－1，第二十七页，共47页。2．强酸、强碱(qiánɡjiǎn)混合的pH计算两种强酸混合后溶液中H＋的物质的量浓度为强碱与强碱混合(hùnhé)后溶液中OH－的物质的量浓度为第二十八页，共47页。强酸与强碱混合后，若两种物质恰好反应则溶液pH等于7；若两种物质中有一种过量(guò〃liàng)，则pH的计算分别为：第二十九页，共47页。3．当强酸溶液(pH<7)与弱碱溶液(pH>7)混合呈中性时，二者的体积与pH的关系(1)若pH酸＋pH碱＝14，V酸∶V碱＝1∶1(2)若pH酸＋pH碱>14，V酸∶V碱＝10pH酸＋pH碱－14∶1(3)若pH酸＋pH碱<14，V酸∶V碱＝1∶1014－(pH酸＋pH碱)4．强酸(强碱)，弱酸(弱碱)加水稀释(xīshì)后pH的计算(1)对于强酸溶液(pH＝a)每稀释(xīshì)10n倍，pH增大n个单位，即pH＝a＋n(a＋n<7)。第三十页，共47页。(2)对于强碱溶液(pH＝b)每稀释10n倍，pH减小n个单位，即pH＝b－n(b－n>7)。(3)对于弱酸溶液(pH＝a)每稀释10n倍，pH的范围是：a<pH<a＋n<7(即对于pH相同(xiānɡtónɡ)的强酸与弱酸稀释相同(xiānɡtónɡ)倍数，强酸pH变化的程度大)。(4)对于弱碱溶液(pH＝b)每稀释10n倍，pH的范围是：7<b－n<pH<b(即对于pH相同(xiānɡtónɡ)的强碱与弱碱稀释相同(xiānɡtónɡ)倍数，强碱pH变化的程度大)。(5)对于物质的量浓度相同(xiānɡtónɡ)的强酸和弱酸稀释相同(xiānɡtónɡ)倍数，pH变化也不同，其结果是强酸稀释后，pH增大的程度比弱酸稀释后pH增大的程度大(强碱、弱碱类似)。注意：本节知识的易出错点有：一定pH的强碱与强碱混合后pH的求算，在计算过程中，易出现直接用[H＋]进行混合计算的错误。第三十一页，共47页。5．pH计算的规律(1)酸按酸、碱按碱，同强混合在中间，异强混合看过量(guò〃liàng)，无限稀释7为限。(2)pH不同的两强酸溶液等体积混合，混合液的pH比小的大，比大的小。第三十二页，共47页。（双选题）常温下，某溶液由水电离出的c(OH－)＝1×10－13mol·L－1，对该溶液叙述正确(zhèngquè)的是()A．溶液一定显酸性B．溶液一定显碱性C．溶液一定不显中性D．溶液可能是pH＝13的溶液第三十三页，共47页。解析：根据水的离子积原理(Kw＝[H＋]·[OH－]适用(shìyòng)于任何水溶液)，溶液中由水电离出的[H＋]水＝[OH－]水＝1.0×10－13mol·L－1<1.0×10－7mol·L－1，说明是由于往水中加入了酸或碱，抑制了水的电离，如水中加酸时，[H＋]·[OH－]水＝1.0×10－14mol2·L－2，[H＋]酸＝1.0×10－1mol·L－1，pH＝1；如水中加碱时，Kw＝[H＋]水·[OH－]碱＝1.0×10－14mol2·L－2，[H＋]水＝[OH－]水＝1.0×10－13mol·L－1，知[OH－]碱＝1.0×10－1mol·L－1，pH＝13。答案：CD第三十四页，共47页。为更好地表示溶液的酸碱性，科学家提出酸度(AG)的概念：AG＝lg，则下列叙述正确的是()A．中性溶液的AG＝0B．酸性(suānxìnɡ)溶液的AG<0C．常温下0.1mol·L－1NaOH溶液的AG＝12D．常温下0.1mol·L－1盐酸溶液的AG＝12第三十五页，共47页。解析：本题考查(kǎochá)溶液的酸碱性，知[H＋]>[OH－]一定为酸性；[H＋]＝[OH－]为中性；[H＋]<[OH－]为碱性，所以A项中AG＝0，正确。B项中AG>0，C项中[OH－]＝0.1mol·L－1，[H＋]＝＝10－13mol·L－1，AG＝－12。D项中[H＋]＝0.1mol·L－1，[OH－]＝＝10－13mol·L－1，则AG＝12。答案：AD第三十六页，共47页。电解质在水溶液中的存在(cúnzài)状态1．溶液导电性的原因(1)实验(shíyàn)操作和现象实验(shíyàn)：在四只烧杯中分别盛有等体积的0.5mol·L－1的盐酸、氨水、CH3COOH溶液、NaCl溶液，按图所示装置连接仪器，接通电源，注意观察灯泡的亮度。实验(shíyàn)现象：盐酸、NaCl溶液的灯泡最亮，而氨水和CH3COOH溶液的灯泡发暗。第三十七页，共47页。第三十八页，共47页。(2)现象解释和结论：在加盐酸、NaCl溶液的烧杯内的灯泡很亮，而加CH3COOH、氨水的烧杯内的灯泡却很暗，说明(shuōmíng)以上四种溶液的导电能力是不相同的，原因是溶液中自由移动的离子的多少不同。在盐酸、NaCl溶液中：HClH＋＋Cl－、NaClNa＋＋Cl－，全部变为自由移动离子；而在CH3COOH、氨水中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋、NH3·H2O，没有全部电离为离子，仍有溶质分子存在。第三十九页，共47页。2．强弱电解质的概念强电解质：在水溶液里完全电离的电解质。弱电解质：在水溶液中部分电离的电解质。注意：理解强弱电解质必须弄清下列几点：①电解质的强弱由其内部结构决定。②电解质的强弱与溶液导电能力没有(méiyǒu)必然联系。③电解质的强弱与化学键没有(méiyǒu)必然联系。④电解质的强弱与溶解性大小没有(méiyǒu)必然联系。第四十页，共47页。3．电解质电离方程式的书写技巧(jìqiǎo)(1)强电解质完全电离，用“”号，如：NaClNa＋＋Cl－；H2SO42H＋＋SO。(2)弱电解质部分电离，用“”号，如：CH3COOHCH3COO－＋H＋；NH3·H2ONH＋OH－。第四十一页，共47页。4．电解质在水溶液中的存在形态强电解质在水溶液中全部以离子形态存在，而弱电解质在水溶液中电离的少，主要以分子形态存在。例CH3COOH溶液主要以CH3COOH分子形态存在，H＋和CH3COO－很少；在盐酸溶液中找不到HCl分子，全部为离子存在形态。电解质溶于水后形成的离子或分子并不是单独存在的，而是与水分子结合，以“水合离子”或“水合分子”的形态存在的，这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用叫做溶剂化作用。溶剂化作用实际上就是各种(ɡèzhǒnɡ)微粒的存在状态是被溶剂分子围绕着。第四十二页，共47页。下列(xiàliè)物质